人教版选修35能量量子化第1课时教案

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新课标人教版35选修三《能量量子化》WORD教案1

新课标人教版35选修三《能量量子化》WORD教案1

新课标人教版35选修三《能量量子化》WORD教案1第十七章波粒二象性新课标要求1.内容标准(1)了解微观世界中的量子化现象。

比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。

体会量子论的建立深化了人们关于物质世界的认识。

(2)通过实验了解光电效应。

明白爱因斯坦光电效应方程以及意义。

(3)了解康普顿效应。

(4)依照实验说明光的波粒二象性。

明白光是一种概率波。

(5)明白实物粒子具有波动性。

明白电子云。

初步了解不确定性关系。

(6)通过典型事例了解人类直截了当体会的局限性。

体会人类对世界的探究是不断深入的。

例 1 通过电子衍射实验,初步了解微观粒子的波粒二象性,体会人类关于物质世界认识的不断深入。

2.活动建议阅读有关微观世界的科普读物,写出读书体会。

新课程学习17.1 能量量子化:物理学的新纪元★新课标要求(一)知识与技能1.了解什么是热辐射及热辐射的特性,了解黑体与黑体辐射2.了解黑体辐射的实验规律,了解黑体热辐射的强度与波长的关系3.了解能量子的概念(二)过程与方法了解微观世界中的量子化现象。

比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。

体会量子论的建立深化了人们关于物质世界的认识。

(三)情感、态度与价值观领会自然界的奇异与和谐,进展对科学的好奇心与求知欲,乐于探究自然界的隐秘,能体验探究自然规律的艰辛与欢乐。

★教学重点能量子的概念★教学难点黑体辐射的实验规律★教学方法教师启发、引导,学生讨论、交流。

★教学用具:投影片,多媒体辅助教学设备★课时安排1 课时★教学过程(一)引入新课教师:介绍能量量子化发觉的背景:(多媒体投影,见课件。

)19世纪末页,牛顿定律在各个领域里都取得了专门大的成功:在机械运动方面不用说,在分子物理方面,成功地说明了温度、压强、气体的内能。

在电磁学方面,建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程。

另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。

当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。

1能量量子化-人教版选修3-5教案

1能量量子化-人教版选修3-5教案

能量量子化-人教版选修3-5教案一、教学目标1.了解能量量子化的基本概念,理解能量量子化和发射光电效应的关系;2.掌握布拉格衍射及其原理;3.理解基础粒子、玻尔模型的发展和量子力学的诞生过程。

二、教学重点1.能量量子化的基本概念;2.布拉格衍射及其应用。

三、教学难点1.理解量子化现象的产生原因;2.掌握布拉格衍射的原理及其应用。

四、教学过程第一部分课堂讲授1.能量量子化的基本概念•讲解能量量子化的内容,通过实验解释其产生原因;•介绍能量量子化现象的类别及其物理意义;•告诉学生能量量子化和发射光电效应的关系。

2.布拉格衍射及其应用•介绍布拉格衍射的原理;•讲解Bragg方程中各个符号的含义;•分析布拉格衍射如何用于材料的结构分析。

3.量子力学的发展过程•介绍原子模型的发展历程;•讲解玻尔模型及其不足;•介绍量子力学的基本假设、基本概念和基本方法。

第二部分实验演示1.实验一:测量镁的工作函数由于能量量子化现象的存在,通过测量光电子对应波长的最大能量及其波长,可以求出金属的工作函数,并验证光电效应定律。

该实验重点是实验操作,孩子们需要通过实验观察、测量、计算等方法,确定镁的工作函数值。

2.实验二:布拉格衍射•通过实验观察,让学生了解布拉格衍射现象;•引导孩子们测量、计算布拉格衍射角度。

第三部分课堂讨论1.学生小组分发题卡,提供相关问题,小组内讨论并给出答案,分享给全班。

2.教师对本节课的重点进行复述。

五、作业布置1.回答题卡上的习题;2.总结本节课学到的知识点。

六、教学评估1.课堂表现评估;2.课后作业评估;3.知识总结评估。

七、教学反思通过本节课的讲解、实验演示和课堂讨论,学生对能量量子化、布拉格衍射等基本概念有了更深刻的认识。

而且实验演示的操作使学生体验到物理实验的过程,培养了他们的实践操作能力。

在教学中,应注重实验与理论的结合,提高学生的物理实验能力,增加科学实验的趣味性,同时也提升了学习的效果。

2024高中物理能量量子化教案多篇

2024高中物理能量量子化教案多篇

2024高中物理能量量子化教案精选多篇教案第一章:能量量子化的概念引入一、教学目标1. 让学生了解能量量子化的基本概念。

2. 让学生理解能量量子化与经典物理的差异。

3. 引导学生思考能量量子化在现代物理学中的应用。

二、教学内容1. 能量量子化的定义。

2. 能量量子化与经典物理的比较。

3. 能量量子化在现代物理学中的应用。

三、教学过程1. 导入:通过经典物理中的波动方程引出能量量子化的概念。

2. 讲解:详细讲解能量量子化的定义,以及与经典物理的区别。

3. 讨论:让学生思考能量量子化在现代物理学中的应用,如量子力学、量子计算等。

四、作业布置1. 复习能量量子化的概念。

2. 思考能量量子化在现代物理学中的应用。

教案第二章:能量量子化的数学表达一、教学目标1. 让学生掌握能量量子化的数学表达式。

2. 让学生理解能量量子化数学表达式的物理意义。

二、教学内容1. 能量量子化的数学表达式。

2. 能量量子化数学表达式的物理意义。

三、教学过程1. 导入:通过上一章的内容,引导学生进一步探究能量量子化的数学表达。

2. 讲解:详细讲解能量量子化的数学表达式,以及其物理意义。

3. 练习:让学生通过例题练习,加深对能量量子化数学表达式的理解。

四、作业布置1. 熟记能量量子化的数学表达式。

2. 理解能量量子化数学表达式的物理意义。

教案第三章:能量量子化的实验验证一、教学目标1. 让学生了解能量量子化的实验验证方法。

2. 让学生通过实验观察能量量子化的现象。

二、教学内容1. 能量量子化的实验验证方法。

2. 能量量子化实验的操作步骤。

三、教学过程1. 导入:通过讲解能量量子化的理论,引导学生关注能量量子化的实验验证。

2. 讲解:详细讲解能量量子化的实验验证方法,以及实验操作步骤。

3. 实验:让学生在实验室进行能量量子化实验,观察能量量子化的现象。

四、作业布置1. 复习能量量子化的实验验证方法。

2. 思考能量量子化实验的观察现象。

人教版高二物理选修3-5 17.1 能量量子化

人教版高二物理选修3-5 17.1 能量量子化
第一节 能量量子化
一、黑体与黑体辐射(量子力学的萌芽)
1.热辐射 (1)定义:我们周围的一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有 关,所以叫热辐射。 (2)特征:热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
2.黑体
(1)定义:如果某种物体在任何温度下能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发 生反射,这种物体就是绝对黑体,简称黑体。 (2)黑体辐射的特征:黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。 (3)对黑体的理解:绝对的黑体实际上是不存在的,但可以用某装置近似地代替。如 图所示,如果在一个空腔壁上开一个小孔,那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发 生多次反射和吸收,最终不能从空腔射出,这个小孔就成了一个绝对黑体。
类型二
3、普朗克在研究黑体辐射的基础上,提出了量子理论,下列关于描绘两种温
度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体辐射实验规律的是
(D )
解析:黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量,温度越高,辐射越强越 大,故AC错误。黑体辐射的波长分布情况也随温度而变,如温度较低时,主要 以不可见的红外光进行辐射,在500 ℃以至更高的温度时,则顺次发射可见光 以至紫外辐射。即温度越高,辐射的电磁波的波长越短,故B错误,D正确。
二、黑体辐射的实验规律
1、黑体辐射的实验规律
黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,如图所示。 (1)温度一定时,黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。 (2)随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加,辐射强度的极大值 向波长较短的方向移动。
有经验的炼钢工人,通过观察炼钢炉内的颜色,就可以估计出炉内的大体 温度,这是根据黑体辐射与温度有关
四、爱因斯坦的光子
光子:光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的,而且光本身就是由一个个不

人教版物理教材选修3-5 第十七章第1节《能量量子化》名师教案

人教版物理教材选修3-5 第十七章第1节《能量量子化》名师教案

《能量量子化》教学设计核心素养通过《能量量子化》的学习过程,让学生领略自然界的奇妙与和谐,发展对科学的好奇心与求知欲,乐于探究自然界的奥秘,能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

教学目标1、了解黑体辐射,感悟以实验为基础的科学探究方法.2、通过观察热辐射的强度与波长的关系图像培养学学生观察能力.3、了解能量子的概念及提出的科学过程,领会这一科学突破过程中科学家的思想.4、了解宏观物体和微观粒子能量变化特点,体会量子论的建立深化了人们对物质世界的认识.教学重点、难点能量子假说提出的科学过程,以及领会这一科学突破过程中科学家的思想。

教学过程课前:登陆优教平台,发送预习任务。

根据优教平台上学生反馈的预习情况,发现薄弱点,针对性教学。

一、引入(感受量子力学理论对科技社会发展的重要意义)展示图片:中国2016年发射量子卫星场景的照片。

量子卫星有什么作用?为实现全球的量子通信。

为什么要进行量子通信呢?可以实现保密通信,对国家安全、军事有非常重要的意义。

教师:关于“量子”大家还听说过什么?学生:量子力学!教师:量子力学是研究什么的学科?学生:微观世界!教师:和我们的学生活的有什么关系吗?学生疑惑:好像没什么关系。

展示图片1:电脑与手机。

量子力学是半导体科技的理论基础,没有量子力学,就没有计算机,就没有现在的信息时代!展示图片2:激光。

所谓光宽带,光纤入户,光纤里就是利用激光传输信息。

没有量子力学,就没有激光技术的应用。

展示图片3:核磁共振成像。

没有量子力学就没有核磁共振成像技术。

展示图片4:核武器与核电。

没有量子力学就没有核武器与核能的利用。

教师小结:量子力学是近代科学共同的理论基础!过渡:什么是量子?历史上首先是谁先提出来的?让我们回到一百多年前,回顾量子诞学生的那个年代!二、黑体与黑体辐射1、辐射教师叙述:十九世纪后半叶,欧洲正处于第二次工业革命。

第二次工业革命极大的推动了冶金工业的发展。

冶金工业需要测量钢水的温度。

人教版高中物理必修第3册 13.5《能量量子化》教学设计

人教版高中物理必修第3册 13.5《能量量子化》教学设计

13.5能量量子化一、教材分析能量量子化这一节是必修第三册的最后一节,本节课介绍近代物理知识非常重要的内容,丰富所有学生的视野,也为接下来学习物理选修课程的学生做好铺垫。

本节内容的核心是从黑体辐射的研究到量子化思想的提出。

通过对热辐射、黑体辐射的研究,重温科学家们独特的思维方式,培养学生大胆、创新的能力。

希望引导学生学会利用能量子的思想理解客观世界,重视发挥物理学史的教育功能,让学生了解量子力学的初期的探索历程。

树立正确的科学观念。

二、学情分析上一节课学生已经学习了电磁波,知道了电磁波谱,简单知道了各种电磁波的辐射规律。

对于学生来说熟悉"一切自然过程都是连续的"这条原理。

普朗克开创性的新思想是与经典理论相违背的,它打破了经典物理传统观念对人们的长期束缚,这就为人们建立新的概念,探索新的理论开拓了一条新路。

在他的假设的启发下,许多现象得到了解释。

三、教学目标(一)物理观念1.通过实验了解黑体辐射2.了解黑体辐射研究的历史脉络3.了解能量子、能级等概念(二)科学思维体验从无到有的科学创新思维(三)科学探究经历能量子的探究过程,领会这一科学概念的创新性突破中蕴含的伟大科学思想。

(四)科学态度与责任了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点,体会量子理论的建立极大地丰富和深化了人们对于物质世界的认识。

四、教学重点1.黑体辐射及其研究的历史脉络2.能量子的概念五、教学难点1.黑体辐射的定义。

2.能量子概念的理解。

3.光子、原子的能量也是量子化的规律。

六、教学流程七、教学过程(一)创设情境,提出问题19世纪末,经典物理学经历了长足的发展,在力学、热学、电磁学等领域都取得了很大的成功当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中,认为物理学已经发展到头了。

著名的物理学家开尔文说科学的大厦已经基本完成,后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。

但是,在物理学晴朗天空的远处,还有两朵令人不安的乌云。

13.5能量量子化教学设计-2024-2025学年高二上学期物理人教版(2019)必修第三册

13.5能量量子化教学设计-2024-2025学年高二上学期物理人教版(2019)必修第三册
过程:
开场提问:“你们知道什么是能量量子化吗?它与我们的生活有什么关系?”
展示一些关于能量量子化的图片或视频片段,让学生初步感受其魅力。
简短介绍能量量子化的基本概念和重要性,为接下来的学习打下基础。
2. 能量量子化基础知识讲解(10分钟)
目标:让学生了解能量量子化的基本概念、组成部分和原理。
过程:
讲解能量量子化的定义,包括其主要组成元素或结构。
2. 能力层面:学生通过本节课的学习,将提高运用量子理论解决实际问题的能力,培养科学思维;
3. 素质层面:学生将在探究过程中,培养科学态度与责任感,激发对科学研究的热爱;
4. 行为习惯:教师需关注学生的学习习惯,通过课堂提问、小组讨论等方式,提高学生的课堂参与度和注意力。
四、教学资源
1. 硬件资源:
- 引导学生思考能量量子化在日常生活中的应用,如太阳能电池等。
二、核心素养目标
1. 物理观念:通过能量量子化的学习,使学生建立量子物理的基本观念,理解微观世界的本质特征,认识到经典物理与量子物理的差异性。
2. 科学思维:培养学生运用量子理论分析问题,提高逻辑推理和批判性思维能力,形成科学探究的方法。
5. 课堂展示与点评(15分钟)
目标:锻炼学生的表达能力,同时加深全班对能量量子化的认识和理解。
过程:
各组代表依次上台展示讨论成果,包括主题的现状、挑战及解决方案。
其他学生和教师对展示内容进行提问和点评,促进互动交流。
教师总结各组的亮点和不足,并提出进一步的建议和改进方向。
6. 课堂小结(5分钟)
目标:回顾本节课的主要内容,强调能量量子化的重要性和意义。
提示:激光的相干性源于光子能量的量子化。
解答:激光具有相干性,因为其光子具有相同的频率和相位。

人教版高中物理选修3-5学案设计-第十七章第一、二节能量量子化光的粒子性

人教版高中物理选修3-5学案设计-第十七章第一、二节能量量子化光的粒子性

第十七章波粒二象性〔情景切入〕1990年,德国物理学家普朗克提出了一个大胆的假设:粒子的能量只能是某一最小能量值的整数倍。

这一假说不仅解决了热辐射问题,同时也改变了人们对微观世界的认识。

光在爱因斯坦的眼里成了“粒子”,电子、质子等在德布罗意看来具有了波动性……光到底是什么?实物粒子真的具有波动性吗?让我们一起进入这种神奇的微观世界,去揭开微观世界的奥秘吧。

〔知识导航〕本章内容涉及微观世界中的量子化现象。

首先从黑体和黑体辐射出发,提出了能量的量子化观点,进而通过实验研究光电效应现象,用爱因斯坦的光子说对光电效应的实验规律做出合理解释,明确了光具有波粒二象性,进而将波粒二象性推广到运动的实物粒子,提出了德布罗意波的概念,经分析和研究得出光波和德布罗意波都是概率波以及不确定性关系的结论。

本章内容可分为三个单元:(第一~二节)主要介绍了能量量子化和光的粒子性;第二单元(第三节)介绍了粒子的波动性;第三单元(第四~五节)介绍了概率波和不确定性关系。

本章的重点是:普朗克的能量量子化假设、光电效应、光电效应方程、德布罗意波。

本章的难点是:光电效应的实验规律和波粒二象性。

〔学法指导〕1.重视本章实验的理解。

本章知识理论性很强,涉及的新概念较多,也比较抽象,但它们作为物理量都有其实验事实基础,所以在学习时要结合实验来理解它们,就不会觉得那么抽象。

2.注意体会人类认识微观粒子本性的历史进程。

人类认识微观粒子本性的进程是波浪形的,在曲折中前进,旧的理论总是被新发现、新的实验事实否定,为解释新实验事实又提出新的理论。

光电效应和康普顿效应证明了光是一种粒子,但光的干涉和衍射又证明了光是一种波,因此光是一种波——电磁波,同时光也是一种粒子——光子。

也就是说光具有波粒二象性。

光在空间各点出现的概率是受波动规律支配的,因此光是一种概率波。

3.学习本章知识会用到以前学过的知识,如光的干涉、衍射,弹性碰撞、动量定理和动能定理等,因此可以有针对性地复习过去的这些知识,对顺利学习本章内容会有帮助。

人教版高中选修3-5-第17章-第1节-能量量子化(教案)

人教版高中选修3-5-第17章-第1节-能量量子化(教案)

人教版高中物理选修3-5第17章第1节能量量子化【知识与技能】1.了解什么是热辐射及热辐射的特性,了解黑体与黑体辐射2.了解黑体辐射的实验规律,了解黑体热辐射的强度与波长的关系3.了解能量子的概念【过程与方法】了解微观世界中的量子化现象。

比拟宏观物体和微观粒子的能量变化特点。

体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。

【情感态度与价值观】领略自然界的奇妙与和谐,开展对科学的好奇心与求知欲,乐于探究自然界的奥秘,能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

【教学重难点】★教学重点:能量子的概念★教学难点:黑体辐射的实验规律【教学过程】★重难点一、黑体与黑体辐射★1.热辐射.(1)定义:我们周围的一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关,所以叫热辐射.(2)特点:热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同.2.黑体.(1)定义:在热辐射的同时,物体外表还会吸收和反射外界射来的电磁波.如果一些物体能够完全吸收投射到其外表的各种波长的电磁波而不发生反射,这种物体就是绝对黑体,简称黑体.★对黑体及黑体辐射的理解1.对黑体的理解绝对的黑体实际上是不存在的,但可以用某装置近似地代替。

如下图,如果在一个空腔壁上开一个小孔,那么射入小孔的电磁波在空腔内外表会发生屡次反射和吸收,最终不能从空腔射出,这个小孔就成了一个绝对黑体。

2.一般物体与黑体的比拟热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度有关,与材料的种类及外表状况有关既吸收,又反射,其能力与材料的种类及入射光波长等因素有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关完全吸收各种入射电磁波,不反射【特别提醒】(1)热辐射不一定要高温,任何温度的物体都发出一定的热辐射,只是温度低时辐射弱,温度高时辐射强。

(2)黑体是一个理想化的物理模型,实际不存在。

(3)黑体看上去不是一定是黑的,只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的;有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射,看起来还会很明亮,例如:炼钢炉口上的小孔。

高中物理人教版选修3-5学案设计 17.1《能量量子化》

高中物理人教版选修3-5学案设计 17.1《能量量子化》

能量量子化基础知识基本技能1.黑体与黑体辐射(1)热辐射①定义:我们周围的一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关,所以叫做热辐射。

②热辐射的特征:辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。

当物体温度较低时(如室温),热辐射的主要成分是波长较长的电磁波(在红外线区域),不能引起人的视觉;当温度升高时,热辐射中较短波长的成分辐射强度越来越强,可见光所占比例增大,如燃烧的炭会发出醒目的红光。

(2)黑体①定义:能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体称为绝对黑体,简称黑体。

②理解:能全部吸收各种频率的电磁辐射;是理想模型,绝对黑体实际上并不存在。

③模型:不透明的材料制成带小孔的空腔,可近似看成黑体。

(3)黑体辐射①定义:黑体的热辐射,称为黑体辐射。

②黑体辐射特点:一般物体辐射的电磁波的情况除与温度有关,还与材料的种类及表面状况有关,而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。

③研究黑体辐射的意义:是研究热辐射的性质的基础。

【例1】在自然界生态系统中,蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链,在维持生态平衡方面发挥着重要作用。

蛇是老鼠的天敌,它是通过接收热辐射来发现老鼠的。

假设老鼠的体温约为37 ℃,它发出的最强的热辐射的波长为λm。

根据热辐射理论,λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλm=2.90×10-3 m·K。

(1)老鼠发出最强的热辐射的波长为()A.7.8×10-5 m B.9.4×10-6 mC.1.16×10-4 m D.9.7×10-8 m(2)老鼠发出的最强的热辐射属于()A.可见光波段B.紫外波段C.红外波段D.X射线波段解析:(1)老鼠的体温T=(273+37) K=310 K,由题设条件λm与T的近似关系式:Tλm =2.90×10-3 m·K,得λm=2.90×10-3310m≈9.4×10-6 m,B正确。

新高中物理17.1能量量子化学案新人教版选修35

新高中物理17.1能量量子化学案新人教版选修35

1 能量量子化[目标定位] 1.知道热辐射、黑体和黑体辐射的概念,知道黑体辐射的实验规律.2.知道普朗克提出的能量子假说.一、黑体与黑体辐射1.热辐射(1)定义:周围的一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体温度有关,所以叫热辐射.(2)特点:热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同.2.黑体(1)定义:某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,这种物体就是绝对黑体,简称黑体.(2)黑体辐射特点:黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关.想一想在火炉旁边有什么感觉?投入炉中的铁块颜色怎样变化?说明了什么问题?答案在火炉旁会感到热,这是由于火炉不断地向外辐射能量.投入炉中的铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色,直至成为黄白色,这表明同一物体热辐射的强度与温度有关.二、黑体辐射的实验规律1.随着温度的升高,各种波长的辐射强度都增加.2.随着温度的升高,辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动.想一想你认为现实生活中存在理想的黑体吗?答案现实生活中不存在理想的黑体,实际的物体都能辐射红外线(电磁波),也都能吸收和反射红外线(电磁波),绝对黑体不存在,是理想化的模型.三、能量子1.定义:普朗克认为,带电微粒辐射或吸收能量时,只能是辐射或吸收某个最小能量值的整数倍,这个不可再分的最小能量值叫做能量子.2.大小:=hν,其中ν是电磁波的频率,h是普朗克常量,数值h=6.626×10-34__J·s(一般h取6.63×10-34 J·s).一、对黑体辐射规律的理解1.一般材料的物体,辐射的电磁波除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关.2.黑体是指只吸收而不反射外界射来的电磁波的物体,由于黑体只进行热辐射,所以黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关.3.黑体辐射的实验规律:随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度都有增加;另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.如图17-1-1所示.图17-1-1例1图17-1-2在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔,小孔可看作黑体,由小孔的热辐射特性,就可以确定炉内的温度.如图17-1-2所示,就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象,则下列说法正确的是( )A.T1>T2B.T1<T2C.随着温度的升高,黑体的辐射强度都有所降低D.随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短方向移动答案AD解析一般材料的物体辐射能的多少决定于物体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积,而黑体是指在任何温度下,全部吸收任何波长的辐射的物体,黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关.实验表明,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有所增加,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.从图中可以看出,λ1<λ2,T1>T2,本题正确选项为A、D.借题发挥随着温度的升高,各种波长的辐射本领都在增加,当黑体温度升高时,辐射本领最大值向短波方向移动,这是黑体辐射的特点,熟悉黑体辐射特点是解决问题的关键.针对训练 1 下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体辐射实验规律的是( )答案 A解析随着温度的升高,辐射强度增加,辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动,A正确,B、C、D错误.二、能量子的理解和ε=hν的应用1.物体在发射或接收能量的时候,只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态,而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态.2.在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为:物体的运动是连续的,能量变化是连续的,不必考虑量子化;在研究微观粒子时必须考虑能量量子化.3.能量子的能量ε=hν,其中h是普朗克常量,ν是电磁波的频率.例2光是一种电磁波,可见光的波长的大致范围是400 nm~700 nm.求400 nm、700 nm电磁辐射的能量子的值各是多少?答案 4.97×10-19 J 2.84×10-19 J解析根据公式ν=cλ和ε=hν可知:400 nm 对应的能量子ε1=h cλ1=6.63×10-34×3.0×108400×10-9 J =4.97×10-19J.700 nm 对应的能量子ε2=h cλ2=6.63×10-34×3.0×108700×10-9 J =2.84×10-19J.借题发挥 (1)求解本题的关键是根据已知条件求每一个能量子的能量. (2)这类习题数量级比较大,注意运算当中提高运算准确率.例3 对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点,以下说法正确的是( ) A .以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收 B .辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C .吸收的能量可以是连续的 D .辐射和吸收的能量是量子化的 答案 ABD解析 带电微粒的辐射和吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的,是不连续的.故选项A 、B 、D 正确,C 选项错.对黑体辐射规律的理解1.下列叙述正确的是( ) A .一切物体都在辐射电磁波B .一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C .黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D .黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 答案 ACD解析 根据热辐射定义知A 对;根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料种类和表面状况有关,而黑体辐射只与黑体温度有关,B 错、C 对;根据黑体定义知D 对.2.下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的是( ) A .随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有所增加B .随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C .黑体热辐射的强度与波长无关D .黑体辐射无任何规律 答案 AB解析 黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都增加,同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.故A 、B 对.能量子的理解及ε=h ν的应用3.二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射,这种长波辐射的波长范围约是 1.4×10-3~1.6×10-3m ,相应的频率范围是________,相应的光子能量的范围是________,(已知普朗克常量h =6.6×10-34J ·s ,真空中的光速c =3.0×108m/s.结果取两位有效数字) 答案 1.9×1011~2.1×1011Hz 1.3×10-22~1.4×10-22J解析 由c =λν得ν=cλ.则求得频率范围为1.9×1011~2.1×1011Hz. 又由ε=h ν得能量范围为1.3×10-22~1.4×10-22J.4.神光“Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统,利用它可获得能量为2 400 J 、波长λ=0.35 μm 的紫外激光.已知普朗克常量h =6.63×10-34J ·s ,则该紫外激光所含光子数为多少?答案 4.23×1021(个)解析 紫外激光的波长已知,由此可求得紫外激光能量子的值,再根据紫外激光发射的总能量为 2 400 J ,即可求得紫外激光所含光子数.紫外激光能量子的值为ε0=hc λ=6.63×10-34×3×1080.35×10-6J =5.68×10-19J .则该紫外激光所含光子数n =Eε0= 2 4005.68×10-19=4.23×1021(个).(时间:60分钟)题组一 黑体辐射的理解和应用1.关于对黑体的认识,下列说法正确的是( )A.黑体只吸收电磁波,不反射电磁波,看上去是黑的B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关,与材料的种类及表面状况无关D.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔,射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收,最终不能从小孔射出,这个空腔就成了一个黑体答案 C解析黑体自身辐射电磁波,不一定是黑的,故选项A错误;黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,故选项B错误、选项C正确;小孔只吸收电磁波,不反射电磁波,因此是小孔成了一个黑体,而不是空腔,故选项D错误.2.对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是( )A.温度 B.材料C.表面状况 D.以上都正确答案 A解析根据黑体辐射电磁波的波长分布的决定因素,得其只与温度有关,A对.3.能正确解释黑体辐射实验规律的是( )A.能量的连续经典理论B.普朗克提出的能量量子化理论C.以上两种理论体系任何一种都能解释D.牛顿提出的微粒说答案 B解析根据黑体辐射的实验规律,随着温度的升高,一方面各种波长的辐射强度都有增加;另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到满意的解释,B对.4.图17-1-3黑体辐射的实验规律如图17-1-3所示,由图可知( )A.随温度升高,各种波长的辐射强度都增大B.随温度降低,各种波长的辐射强度都增大C.随温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D.随温度降低,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动答案ACD解析由题图可知,随温度升高,各种波长的辐射强度都增大,且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,当温度降低时,上述变化都将反过来.5.2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家,以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化.他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点.下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是( )A.一切物体都在辐射电磁波B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C.黑体的热辐射实质上是电磁辐射D.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说答案ACD解析根据热辐射的定义,A正确;根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料种类和表面状况有关,而黑体辐射只与黑体的温度有关,B错误;普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说,他认为能量是一份一份的,每一份是一个能量子,黑体辐射本质上是电磁辐射,故C、D正确.题组二能量子的理解及ε=hν的应用6.普朗克常量是自然界的一种基本常数,它的数值是( )A.6.02×10-23 mol B.6.625×10-3 mol·sC.6.626×10-34 J·s D.1.38×10-16 mol·s答案 C解析 普朗克常量是一个定值,由实验测得它的精确数值为6.626×10-34J ·s ,在记忆时关键要注意它的单位和数量级.7.已知某种单色光的波长为λ,在真空中光速为c ,普朗克常量为h ,则电磁波辐射的能量子ε的值为( ) A .h c λ B.hλC.ch λD .以上均不正确 答案 A8.某激光器能发射波长为λ的激光,发射功率为P ,c 表示光速,h 为普朗克常量,则激光器每秒发射的光量子数为( ) A.λP hc B.hP λc C.cP λh D .λPhc 答案 A解析 每个光量子的能量ε=h ν=hc λ,每秒钟发射的总能量为P ,则n =P ε=λP hc.题组三 综合应用 9.对应于3.4×10-19J 的能量子,其电磁辐射的频率和波长各是多少?(h =6.63×10-34J ·s)答案 5.13×1014Hz 5.85×10-7m 解析 根据公式ε=h ν和ν=cλ得 ν=εh =3.4×10-196.63×10 Hz ≈5.13×1014Hz ,λ=c ν=hc ε=6.63×10-34×3×1083.4×10-19m =5.85×10-7m.10.人眼对绿光较为敏感,正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时,只要每秒钟有6个光量子射入瞳孔,眼睛就能察觉.普朗克常数为6.63×10-34J ·s ,光速为3×108m/s.人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率为多少? 答案 2.3×10-18W解析 先根据ε0=h ν=h cλ算出每个光量子的能量,每秒需要接收到6个这样的光量子,故接收到这6个光量子的功率就是人眼能觉察到绿光的最小功率.又因每秒有6个绿光的光量子射入瞳孔,所以,觉察到绿光所需要接收到的最小功率P =E t ,式中E =6ε0,又ε0=h ν=h cλ,代入数据得P=2.3×10-18W.11.小灯泡的功率P =1 W ,设其发出的光向四周均匀辐射,平均波长λ=10-6 m ,求在距离d =1.0×104m 处,每秒钟落在垂直于光线方向、面积为1 cm 2的球面上的光子数是多少?(h =6.63×10-34J ·s)答案 3.98×105个解析 每秒钟小灯泡发出的能量为E =Pt =1 J 1个光子的能量:ε=h ν=hc λ=6.63×10-34×3×10810-6J =1.989×10-19J 小灯泡每秒钟辐射的光子数: n =E ε=11.989×10-19=5×1018(个) 距离小灯泡d 的球面面积为:S =4πd 2=4π×(1.0×104)2 m 2=1.256×109 m 2=1.256×1013 cm 2每秒钟射到1 cm 2的球面上的光子数为:N =n S =5×10181.256×1013=3.98×105(个).。

人教版物理高中必修第三册《5 能量量子化》优秀教案教学设计

人教版物理高中必修第三册《5 能量量子化》优秀教案教学设计

5能量量子化[学习目标] 1.了解什么是热辐射及热辐射的特性,了解黑体与黑体辐射.(重点)2.了解黑体辐射的实验规律,了解黑体辐射的强度与波长的关系.(重点)一、黑体与黑体辐射1.热辐射我们周围的一切物体都在辐射电磁波.这种辐射与物体的温度有关,所以叫作热辐射.物体热辐射中随温度的升高,辐射的较短波长的电磁波的成分越来越强.2.黑体某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,这种物体就是绝对黑体,简称黑体.3.黑体辐射的实验规律(1)一般材料的物体,辐射电磁波的情况,除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关.(2)黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关.随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度都有增加;另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.4.维恩和瑞利的理论解释(1)建立理论的基础:依据热学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释.(2)维恩公式:在短波区与实验非常接近,在长波区则与实验偏离很大.(3)瑞利公式:在长波区与实验基本一致,但在短波区与实验严重不符,由理论得出的荒谬结果被称为“紫外灾难”.二、能量子1.普朗克的假设振动着的带电微粒能量只能是某一最小能量值ε的整数倍.即能的辐射或者吸收只能是一份一份的.这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子.2.能量子公式ε=hν,其中ν是电磁波的频率,h称为普朗克常量.h=6.626×10-34 J·s.(一般取h=6.63×10-34J·s)3.能量的量子化在微观世界中能量是量子化的,或者说微观粒子的能量是分立的.这种现象叫能量的量子化.4.普朗克理论(1)借助于能量子的假说,普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式,与实验符合之好令人击掌叫绝.(2)普朗克在1900年把能量子列入物理学,正确地破除了“能量连续变化”的传统观念,成为新物理学思想的基石之一.1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体.(√)(2)温度越高,黑体辐射电磁波的强度越大.(√)(3)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍.(√)(4)能量子的能量不是任意的,其大小与电磁波的频率成正比.(√)(5)光滑水平桌面上匀速运动的小球的动能也是量子化的.(×)2.(多选)以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是()A.物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波B.当铁块呈现黑色时,说明它的温度不太高C.当铁块的温度较高时会呈现赤红色,说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D.早、晚时分太阳呈现红色,而中午时分呈现白色,说明中午时分太阳温度最高BC[由辐射强度随波长变化关系图知,随着温度的升高,各种波长的波的。

17.1 能量量子化 高中物理选修3-5优秀教案优秀教学设计 (1)

17.1 能量量子化       高中物理选修3-5优秀教案优秀教学设计 (1)

1 能量量子化三维教学目标1、知识与技能(1)了解什么是热辐射及热辐射的特性,了解黑体与黑体辐射。

(2)了解黑体辐射的实验规律,了解黑体热辐射的强度与波长的关系。

(3)了解能量子的概念。

2、过程与方法(1)了解微观世界中的量子化现象。

比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。

(2)体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。

3、情感、态度与价值观:领略自然界的奇妙与和谐,发展对科学的好奇心与求知欲,乐于探究自然界的奥秘,能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

教学重点:能量子的概念教学难点:黑体辐射的实验规律教学方法:教师启发、引导,学生讨论、交流。

教学用具:投影片,多媒体辅助教学设备教学过程:第一节能量量子化:物理学的新纪元(一)引入新课介绍能量量子化发现的背景:(多媒体投影,见课件。

)19世纪末页,牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功:在机械运动方面不用说,在分子物理方面,成功地解释了温度、压强、气体的内能。

在电磁学方面,建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程。

另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。

当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。

他们认为物理学已经发展到头了。

1900年,在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言:“科学的大厦已经基本完成,后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。

”也就是说:物理学已经没有什么新东西了,后一辈只要把做过的实验再做一做,在实验数据的小数点后面在加几位罢了!但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家,就在上面提到的文章中他还讲到:“但是,在物理学晴朗天空的远处,还有两朵令人不安的乌云,----”这两朵乌云是指什么呢? 一朵与黑体辐射有关,另一朵与迈克尔逊实验有关。

然而,事隔不到一年(1900年底),就从第一朵乌云中降生了量子论,紧接着(1905年)从第二朵乌云中降生了相对论。

经典物理学的大厦被彻底动摇,物理学发展到了一个更为辽阔的领域。

选修3-5:17.1《能量量子化》学案

选修3-5:17.1《能量量子化》学案

1 能量量子化:物理学的新纪元知识点:黑体与黑体辐射1.热辐射(1)定义:我们周围的一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关,所以叫热辐射。

(2)特点:热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。

2.黑体(1)定义:在热辐射的同时,物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。

如果一些物体能够完全吸收投射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射,这种物体就是绝对黑体,简称黑体。

(2)黑体辐射特点:黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度有关。

注意:一般物体的热辐射除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关。

知识点二:黑体辐射的实验规律如图所示,随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度都有增加;另—方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

知识点三:能量子1.能量子:带电微粒辐射或吸收能量时,只能是辐射或吸收某个最小能量值的整数倍,这个不可再分的最小能量值e叫做能量子。

2.大小:e=hν。

其中ν是电磁波的频率,h称为普朗克常量,h=6.626x10—34J·s(—般h=—34J·s)。

拓展点一:对热辐射的理解1.在任何温度下,任何物体都会发射电磁波,并且其辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同,这是热辐射的一种特性。

在室温下,大多数物体辐射不可见的红外光;但当物体被加热到5000C左右时,开始发出暗红色的可见光。

随着温度的不断上升,辉光逐渐亮起来,而且波长较短的辐射越来越多,大约在1 5000C时变成明亮的白炽光。

这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量在不同光谱区域的分布是不均匀的,而且温度越高光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也最高。

2.在一定温度下,不同物体所辐射的光谱成分有显著的不同。

例如,将钢加热到约800℃时,就可观察到明亮的红色光,但在同一温度下,熔化的水晶却不辐射可见光。

注意:热辐射不需要高温,任何温度下物体都会发出一定的热辐射,只是温度低时辐射弱,温度高时辐射强。

5能量量子化-人教版高中物理必修第三册(2019版)教案

5能量量子化-人教版高中物理必修第三册(2019版)教案

5 能量量子化-人教版高中物理必修第三册(2019版)教案一、知识结构•能量量子化的基本概念•光电效应•晶体管二、教学目标1.了解能量量子化的基本概念及其相关实验。

2.掌握光电效应的原理和特点。

3.理解晶体管的结构和工作原理。

4.培养学生的实验探究能力。

三、教学重难点1.能量量子化的概念和实验。

2.光电效应的原理和特点。

3.晶体管的结构和工作原理。

四、教学过程1. 导入(5分钟)教师向学生介绍本节课的教学目标并与学生共同探讨以下问题:1.什么是量子力学?2.什么是能量量子化?3.能量量子化的实验有哪些?2. 学习内容(30分钟)1.能量量子化教师向学生介绍量子力学中能量量子化的概念,并引导学生进行实验探究。

实验一:利用汞灯和荧光屏观察光子的波粒二象性实验二:利用光电效应实验装置探究光子没有质量,但有能量2.光电效应教师介绍光电效应的原理和特点,并通过一些实验现象让学生更加深入地了解光电效应。

实验三:测量不同波长光的阈值电位实验四:测量光强对光电效应的影响3.晶体管教师向学生介绍晶体管的结构和工作原理,并通过实验加深学生对晶体管的理解。

实验五:观察NPN、PNP晶体管的工作原理3. 实验探究(40分钟)1.利用多个具有不同颜色的荧光物质和紫外线灯组成实验装置,利用波长分辨光子的性质探究光子在荧光物质中的行为(实验一)。

2.利用光电效应实验装置对不同波长光的阈值电位进行测量,进一步理解光电效应的机理(实验三)。

3.利用实验装置,观察光强对光电效应的影响,并探究光电效应的量子化特性(实验四)。

4.观察晶体管的结构,手动控制其工作状态,进一步了解晶体管的工作原理(实验五)。

4. 总结(10分钟)1.学生逐一总结所进行的实验内容以及获得的实验成果。

2.教师回顾本节课的教学内容,让学生更好地掌握本节课所学知识点。

五、教材参考人教版高中物理必修第三册(2019版)教材。

六、教学反思通过本节课的教学,学生对量子力学中能量量子化的概念和实验、光电效应、晶体管的结构和工作原理有了更深刻的认识。

能量量子化-精品教案

能量量子化-精品教案

能量量子化:物理学的新纪元【教学目标】一、知识与技能1.了解什么是热辐射及热辐射的特性,了解黑体与黑体辐射2.了解黑体辐射的实验规律,了解黑体热辐射的强度与波长的关系3.了解能量子的概念二、过程与方法了解微观世界中的量子化现象。

比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。

体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。

三、情感、态度与价值观领略自然界的奇妙与和谐,发展对科学的好奇心与求知欲,乐于探究自然界的奥秘,能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

【教学重点】能量子的概念【教学难点】黑体辐射的实验规律【教学方法】教师启发、引导,学生讨论、交流。

【课时安排】1 课时【教学过程】一、引入新课教师:介绍能量量子化发现的背景:19世纪末页,牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功:在机械运动方面不用说,在分子物理方面,成功地解释了温度、压强、气体的内能。

在电磁学方面,建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。

另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。

当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。

他们认为物理学已经发展到头了。

1900年,在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言:“科学的大厦已经基本完成,后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。

”也就是说:物理学已经没有什么新东西了,后一辈只要把做过的实验再做一做,在实验数据的小数点后面在加几位罢了!但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家,就在上面提到的文章中他还讲到:“但是,在物理学晴朗天空的远处,还有两朵令人不安的乌云。

”这两朵乌云是指什么呢?一朵与黑体辐射有关,另一朵与迈克尔逊实验有关。

然而,事隔不到一年(1900年底),就从第一朵乌云中降生了量子论,紧接着(1905年)从第二朵乌云中降生了相对论。

经典物理学的大厦被彻底动摇,物理学发展到了一个更为辽阔的领域。

正可谓“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。

人教版高中物理选修35第17章第1节《能量量子化》教学设计

人教版高中物理选修35第17章第1节《能量量子化》教学设计

人教版高中物理选修35第17章第1节《能量量子化》教学设计一、 传授设计思路本节课的设计是顺应能量量子化看法发起的这段汗青展开的。

议决演示实验、师生活动及标题串等多种形式引导学生去主动建构知识。

先议决演示实验灯丝颜色的变化引出热辐射及对热辐射纪律的研究;再议决与平常看到的颜色的比拟得出黑体模型;再议决对黑体辐射的实验纪律及理论推导的讨论引导学生得出经典物理学看法的范畴性,进而引出要打古旧看法,发起新看法,即普朗克能量子假说;再议决师生活动“买米”,帮助学生理解宏观能量的一连和微观能量的量子化;最后议决与元电荷概念的类比,学生进一步加深对能量量子化的理解,把整节课推向高潮。

二、 前期剖析本节课是第十七章波粒二象性的第一节,议决这一节内容的学习,学生可以明白能量量子化看法建立的汗青,知道微观粒子的能量是分立的。

而且,正是普朗克发起了能量子假说,才启发了爱因斯坦对光电效应的评释,进而促使康普顿发起光子还具有动量及德布罗意发起物质波。

可以说,普朗克发起了能量量子化看法,为量子理论的建立打响了第一炮。

所以这一节的学习为本章甚至原子物理的学习奠定了基础。

同时,本节课的学习启发了学生研究科学标题的思维:先发起标题,再实验探究,再理论证明和修正要领再证明,最后发起新看法。

本节课的授课工具是我校高二选修物理的学生,他们已经完成了选考所有内容的学习。

对他们而言,重新学习本节课的困难有以下几点:1、对能量量子化看法建立的汗青不明白;2、对宏观物体能量的一连性与微观粒子能量的分立理解不到位,似懂非懂;3、对能量量子化这个看法建立的意义不知道;4、研究科学标题的思维没有建立起来。

连合以上剖析,确定本节课的重难点如下:1、重点:议决物理史实的学习,建立能量量子化的看法;议决师生活动、类比等的手段,理解宏观能量的一连性与微观能量的分立。

2、难点理解微观粒子的能量是量子化的。

三、 传授目标1.知识与技术(1)议决对黑体辐射实验纪律及理论推导的讨论,说明经典理论存在范畴性。

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教学课题:第一节能量量子化教学目标1、知识与技能:(1)了解什么是热辐射及热辐射的特性,了解黑体与黑体辐射(2)了解黑体辐射的实验规律,了解黑体热辐射的强度与波长的关系(3)了解能量子的概念2、过程与方法:了解微观世界中的量子化现象。

比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。

体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。

3、情感态度与价值观:领略自然界的奇妙与和谐,发展对科学的好奇心与求知欲,乐于探究自然界的奥秘,能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

教学重点: 能量子的概念教学难点: 黑体辐射的实验规律教学过程:材料鉴赏:19世纪末,牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功:在机械运动方面不用说,在分子物理方面,成功地解释了温度、压强、气体的内能。

在电磁学方面,建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程。

另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。

当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。

他们认为物理学已经发展到头了。

1900年,在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言:“科学的大厦已经基本完成,后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了”。

--开尔文--也就是说:物理学已经没有什么新东西了,后一辈只要把做过的实验再做一做,在实验数据的小数点后面在加几位罢了!但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家,就在上面提到的文章中他还讲到:“但是,在物理学晴朗天空的远处,还有两朵令人不安的乌云,----”这两朵乌云是指什么呢?一朵与黑体辐射有关,另一朵与迈克尔逊实验有关。

后来的事实证明,正是这两朵乌云发展成为一埸革命的风暴,乌云落地化为一埸春雨,浇灌着两朵鲜花。

普朗克量子力学的诞生、相对论问世然而, 事隔不到一年(1900年底),就从第一朵乌云中降生了量子论,紧接着(1905年)从第二朵乌云中降生了相对论。

经典物理学的大厦被彻底动摇,物理学发展到了一个更为辽阔的领域。

正可谓“山重水复疑无路, 柳暗花明又一村”。

一、热辐射现象1、热辐射:固体或液体,在任何温度下都在辐射各种波长的电磁波,这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。

所辐射电磁波的特征与温度有关。

固体在温度升高时颜色的变化例如,铁块随着温度升高:现象:直觉:低温物体发出的是红外光炽热物体发出的是可见光高温物体发出的是紫外光注意:热辐射与温度有关激光日光灯发光不是热辐射2、特点:①辐射强度及波长的分布随温度变化;②随着温度升高,电磁波的短波成分增加。

3、热平衡状态:物体的温度恒定时,物体所吸收的能量等于在同一时间内辐射的能量,这时得到的辐射称为平衡热辐射。

二、黑体与黑体辐射思考与讨论:一座建设中的楼房还没安装窗子,尽管室内已经粉刷,如果从远处看窗内,你会发现什么?为什么?几点说明:①黑体是个理想化的模型。

例:开孔的空腔,远处的窗口等可近似看作黑体。

②对于黑体,在相同温度下的辐射规律是相同的。

③一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关,但黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。

三、黑体辐射的实验规律研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础1、测量黑体辐射的实验原理图:加热空腔使其温度升高,空腔就成了不同温度下的黑体,从小孔向外的辐射就是黑体辐射。

三、黑体辐射的实验规律2、辐射强度:单位时间内从物体单位面积上所发射的各种波长的总辐射能,称为辐射强度。

特点:随温度的升高①各种波长的辐射强度都在增加;②绝对黑体的温度升高时,辐射强度的最大值向短波方向移动。

三、黑体辐射的实验规律3、经典物理学所遇到的困难解释实验曲线——一朵令人不安的乌云1)维恩的半经验公式:短波符合;长波不符合2)瑞利----金斯公式:长波符合;短波荒唐 ----紫外灾难四、能量子:超越牛顿的发现1、普朗克能量子假说2、辐射物体中包含大量振动着的带电微粒,它们的能量是某一最小能量的整数倍E=ne n=1,2,…(e叫能量子,简称量子,n为量子数,它只取正整数——能量量子化)3、谐振子只能一份一份按不连续方式辐射或吸收能量4、对于频率为n 的谐振子,最小能量为:=h n普朗克常量h=6.626´10-34J·s意义:(阅读书本p29)Planck抛弃了经典物理中的能量可连续变化、物体辐射或吸收的能量可以为任意值的旧观点,提出了能量子、物体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点。

这不仅成功地解决了热辐射中的难题,而且开创物理学研究新局面,标志着人类对自然规律的认识已经从从宏观领域进入微观领域,为量子力学的诞生奠定了基础。

黑体辐射公式:1900年10月19日,普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式:五、普朗克能量子理论成功解释黑体辐射黑体辐射的研究卓有成效地展现在人们的眼前,紫外灾难的疑点找到了,为人类解决了一大难题。

使热爱科学的人们又一次倍感欣慰,但真理与谬误之争就此平息了吗?物理难题:1888年,霍瓦(Hallwachs)发现一个带负电的金属板被紫外光照射会放电。

近10年以后,1897年,J.Thomson 发现了电子 ,此时,人们认识到那就是从金属表面射出的电子,后来,这些电子被称作光电子(photoelectron),相应的效应叫做光电效应。

人们本着对光的完美理论(光的波动性、电磁理论)进行解释会出现什么结果?普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安,只是在经过十多年 的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后,他才坚定地相信 h 的引入确实反映了新理论的本质。

1918年他荣获诺贝尔物理学奖。

死后他的墓碑上只刻着他的姓名和 普朗克理论:能量在发射和吸收的时候,不是连续不断,而是分成一份一份的。

能量是h ν 的整数倍。

每份能量为: E=h ν问题: 既然灯向外辐射的光能是分立的,一份份的。

为何我们看不到灯的亮度发生变化?结论:1、在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为:物体的运动是连续的,能量变化是连续的,不必考虑量子化2、在研究微观粒子时必需考虑能量量子化【例1】下列叙述正确的是(ACD )A 、一切物体都在辐射电磁波B 、一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C 、黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D 、黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波【例2】炼钢工人通过观察炼钢炉内的颜色,就可以估计出炉内的温度,这是根据什么道理?[答案]根据热辐射的规律可知,当物体的温度升高时,热辐射中较短波长的成分越来越强,可见光所占份额增大,温度越高红光成分减少,频率比红光大的其他颜色的光,为橙、黄、绿、蓝、紫等光的成分就增多。

因此可根据炉内光的颜色大致估计炉内的温度【例3】对应于3.4×l0-l9J 的能量子,其电磁辐射的频率和波长各是多少?它是什么颜色?解:根据公式ε=h ν和ν=c/λ得ν=ε/h =5.13×1014Hzλ=c /ν=5.85×10-7Hz5.13×10-14Hz 的频率属于黄光的频率范围,它是黄光,其波长为5.85×l0-7m 。

-34h =6.62610J s×⋅能量量子化:物理学的新纪元1900年12月14日,普朗克在柏林宣读了他关于黑体辐射的论文,宣告了量子的诞生。

那一年他42岁。

普朗克把能量子引入物理学,正确地破除了”能量连续变化”的传统观念,成为现代物理学思想的基石之一, 为我们打开了量子之门,就在1900年,一个名叫爱因斯坦(Albert Einstein)的青年从苏黎世联邦工业大学(ETH)毕业,正在为将来的生活发愁。

5年后他受量子化启发提出了光量子,成功的解释了光电效应。

就在那一年,在丹麦,15岁的玻尔(NielsBohr)正在哥本哈根的中学里读书。

玻尔有着好动的性格。

学习方面,他在数学和科学方面显示出了非凡的天才,但是他的笨拙的口齿和惨不忍睹的作文却是全校有名。

13年后他提出了原子轨道量子化。

德布罗意(Louis de Broglie)当时8岁,还正在家里接受良好的幼年教育。

后来他提出了物质波。

再过12个月,维尔兹堡(Wurzberg)的一位著名希腊文学教授就要喜滋滋地看着他的宝贝儿子小海森堡(Werner Karl Heisenberg)呱呱坠地。

以上人物都将在我们的课文中出现,请同学们记住他们的名字。

课堂练习:1、灯向外辐射的能量是最小能量的整数倍。

那么红光的最小能量比紫光的最小能量大还是小?2、光源发出的光能是一份一份的,那么每份光能是怎样传到你的眼睛里呢?是均匀分布在两只眼睛里?还是每份只传给一只眼睛上的某一处呢?联想根据物理课本知识,物体的所带电量是基本电荷的整数倍,但现代科学发现:有的基本粒子所带电量是基本电荷的分数倍。

普朗克提出了能量是最小能量hν的整数倍,那么该最小能量还能再分吗?如果能分,又是按怎样的规律分呢?小资料库1900年12月14日普朗克在德国物理学会上报告了自己的研究结果,他的公式受到欢迎,但他的能量子假说,却受到冷遇,当时没有人相信他的假说。

能量子假说的提出,给经典物理学打开了一个缺口,为量子物理学安放了一块奠基石,宣告量子物理学的诞生。

能量的变化竟然是不连续的,这与物理学界几百年来信奉的“自然界无跳跃”的原则直接矛盾,因此量子论出现之后,许多物理学家不予接受。

量子论的出现,物理学界最初的反应是极其冷淡的。

人们只承认普朗克那个同实验一致的经验性的辐射公式,而不承认他的理论性的量子假说。

遗憾的是,普朗克虽然发现了能量子,但他不能理解这一发现的意义,对自己的发现长期惴惴不安。

在发现能量子之后的长达14年时间,他总想退回到经典物理学的立场。

他曾在散步时对儿子说:“我现在做的事情,要么毫无意义,要么可能成为牛顿以后物理学上最大的发现。

”普朗克在做出量子假说时已年过四十。

他受过严格的经典物理学训练,对经典物理学十分熟悉和热爱。

他不愿意同经典物理学决裂,只是迫于事实的压力,才不得不做出能量子的假说。

他的能量子假说是不彻底的,他的理论还是以承认电磁波本身的连续性为基础的。

他把自己的量子假说仅仅局限于振子对电磁波的吸收和发射的特殊性上。

1905年,爱因斯坦提出光量子假说,成功地解释了光电效应;1906年,他又将量子理论运用到固体比热问题,获得成功;1912年,玻尔将量子理论引入到原子结构理论中,克服了经典理论解释原子稳定性的困难,建立了他的原子结构模型,取得了原子物理学划时代的进展;1922年,康普顿通过实验最终使物理学家们确认光量子图景的实在性,从而使量子理论得到科学界的普遍承认。

面对量子论的发展与成功,以及科学界的批评,普朗克最终放弃了倒退的立场。

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